淺析混合型電力能源系統的應用

喬緯國 李玉紅 莊冠群

1 國網琿春市供電公司春化供電所 吉林 130012 2 國網琿春市供電公司黨委組織部 吉林 130012 3 國網吉林省電力有限公司電力科學研究院 吉林 130012

0 前言

對于一些偏遠地帶和不能架設電網的區域中，通常會應用傳統柴油發電機組來進行發展，其不僅能源消耗量大且需要支付高額的運行與管理費用，為了能夠有效的實現該發電模式的優化設計，光電能逆變為輔助的新型混合電力能源技術被大量的應用到實踐中，尤其是在一些偏遠地區的效果最好。這種新型的混合電力能源系統，包含有新型的能源技術柴油發電機組、電池組、逆變器等專業設備，可以達到全天候的電力能源穩定輸出。

1 新能源發電在我國的發展現狀

目前我國新能源的發電量在整體發電量中所占比例在逐步的增多，已經成為世界范圍內新能源發電量的主要增長點，近年來的光伏發電量已經從全球占比2.2%增長到占比22.9%，幾乎翻了10倍。風力發電量占比也從 2% 增長到 24.8%，從該數據可以發現，我國的新能源利用率在全面的提升，對于新興能源的使用是非常有益的。

2 柴油發電機組 / 電池組混合型電力能源系統簡介

柴油發電機 / 電池組混合型電力能源系統的運行主要是以柴油發電機組為核心部分，以電池逆變系統與相應的光電風能技術為基礎，利用新能源供電系統有效的結合成混合電力能源系統，可以將該系統分成如下的幾種類型：

2.1 串聯型混合能源系統

該系統在運行的過程中，主要是利用新能源系統與柴油發電機組交替來給大型電池組提供持續的電力能源，然后在通過轉化從電池組中出來給其他的用電設備提供能源，該轉換之后的電力能源是交流電源，其主要是利用交流發電機來實現勵磁控制。這種系統的結構是比較簡單的，但是也存在如下的缺陷：一是因為系統中的串聯結構形式使得運行效率比較低；二是電池組的容量需要遠遠的超過高峰時期用電負荷的要求，所以就使得系統費用較高，且后續維護和管理費用也非常高。

2.2 可切換型混合能源系統

柴油發電機組應該滿足當地的白天與夜晚峰值的電力負荷使用需要，通過新能源與柴油發電機組來將剩余的電量傳輸高電池組。在夜晚低負荷的時間段中，白天存儲在電池組中的能源利用逆變器轉化為交流電給用戶提供能源。對比之后分析，這種系統優勢如下：夜晚使用電池組供電，噪音非常小，同時也能夠給柴油發電機組的運行提供必要補償。但是因為柴油發電機組的運行要達到高峰時間段內的電力能源使用需要，所以應該進行柴油發電機組控制優化，只是利用簡單開關操作就能夠滿足其能源的運行需要。

2.3 并聯型混合能源系統

新能源與柴油發電機組的直接負荷實現同時供電，發電機組與逆變器采用的并聯的形式，這種方式的主要優勢在于系統的符合實現優化配置，滿足正常運行的需要；柴油發電機組的整體工作效率大幅提升；發電機組運行維護成本較低。

3 混合能源系統運行及優勢

混合能源系統和其他組成系統的區別在于，其可以按照電力系統的負荷運行需要來合理的配置柴油機組與電池容量，峰值負荷能夠通過柴油機組與主流逆變器來同時達到使用的需要。柴油機組在長期的運行之下，可以大大自身設計容量的110%負荷進行供電，與此同時，逆變器可以在短時間內就能夠實現自身容量的200%負荷供電。所以整個系統中的能源供應量就可以達到系統容量的300%左右。這種微型混合能源系統具備較強的可變通性，能夠根據實際情況來適當的增加或者減少。從系統組成結構來分析，其具備如下3種模式。

（1）逆變器獨立運行模式：負荷比較低的情況下，可以使用新能源電池組與逆變器來給用戶持續供電。

（2）柴油機組和逆變器平行運行模式：電力負荷處于中等條件的情況下，可以通過柴油發電機組給用戶提供電力能源。

（3）柴油機組和逆變器平行運行，但逆變器反向逆變；在用電高峰時段內，柴油器與逆變器能夠實現同時提供電力能源。

4 非功能性需求分析

4.1 混合型電力能源系統的可擴展性和可維護性

對于一般的混合電力能源系統在進行設計的過程中，除了要滿足用戶的真正使用需要，混合型電力可以更好的實現業務與技術方面的功能變化，滿足正常運行的需要，同時也具備一定的可拓展性與可維護性。具備這些要的混合電力能源系統，能夠根據業務的使用需要來實現技術與功能上的拓展，從而可以更好的提供電力能源。建立完善的混合電力能源系統架構是非常關鍵的，并且在構建的過程中盡量的降低系統運營的成本，從而可以更好的展現出其應有的效果。此外，在混合電力能源系統構架中應該設置符合實際使用的接口，未來也能夠實現系統功能的拓展，形成更加穩定、高效的混合電力能源系統架構，可以更好的適應未來發展的需要。

4.2 技術適應性和應用適應性

混合型電力能源系統功能要全面的實現技術的改進和提升，優化系統組成部分，可以更好的實現混合電力能源系統的合理應用與功能的隨時變動，能夠達到多種條件的使用需要。將混合電力能源系統技術更好的應用到多種環境下，保證其具備較強的適應性，確保系統可以引入更加先進的技術，防止由于技術變動而造成的混合電力能源系統無法使用的情況，由此可見，適應性對于混合電力能源系統的正常運行也是非常關鍵的。

4.3 性能需求

（1）在充分的保證混合型電力能源系統以最低的能源之下穩定運行的情況，可以確定混合電力能源系統各個系統與階段的相應時間達到要求。要想使得相應時間不孤立的運行，就需要嚴格控制該時間，要達到各種性能指標的要求。

（2）有效的保證混合型電力能源系統可以達到最終業務的使用需要，所以還要達到可拓展性的要求，從而可以滿足系統的高效運行。

5 結語

總而言之，在混合型電力能源系統應用的過程中，想要切實的提升它的應用 ，在具體的實踐過程中，需要了解電力能源系統的應用要求，同時合理的對混合型系統的應用進行安排，從而保證電力能源系統能夠正常運轉。